Inspirez un bon coup avant de répondre : le cerveau comprend mieux quand on inhale…

Les sujets confrontés à des problèmes à résoudre lorsqu’ils inhalent réussissent mieux les tests

Un expresso, un carré de chocolat ou faire le poirier avant un examen important, toutes ces recommandations ont été faites. Le meilleur conseil, cependant, pourrait être de prendre une profonde inspiration. Selon des recherches effectuées dans le laboratoire de neurobiologie du professeur. Noam Sobel du département de neurobiologie de l’Institut Weizmann des Sciences, les personnes qui inspirent lorsqu’on leur propose une tâche visuo-spatiale ont de meilleurs résultats que celles qui expirent dans les mêmes conditions. Les résultats de l’étude, publiés dans Nature Human Behavior suggèrent que le système olfactif a orienté l’évolution de la fonction cérébrale bien au-delà de la fonction basique de l’odorat.

L’odorat est le sens le plus ancien : « Même les plantes et les bactéries peuvent « sentir » les molécules de leur environnement et réagir. Mais tous les mammifères terrestres sentent en inspirant de l’air par leurs narines, et envoient des signaux au cerveau. » Certaines théories supposent que ce sens ancien a établi le modèle de développement d’autres parties du cerveau. Ainsi, chaque nouveau sens a évolué à partir du modèle défini précédemment. De là est née l’idée que l’inspiration, en elle-même, pourrait préparer le cerveau à traiter de nouvelles informations – en un mot la synchronisation des deux processus, olfactif et cognitif.

Des études menées dans les années 1940 avaient déjà mis en évidence que les zones du cerveau impliquées dans le traitement des odeurs – et donc liées à l’inhalation – étaient associées à celles qui créaient les souvenirs. Mais cette nouvelle étude est partie de l’hypothèse que des zones du cerveau impliquées dans un fonctionnement cognitif supérieur peuvent avoir évolué selon le même modèle fondamental que l’odorat, même si elles n’ont aucun lien avec celui-ci. « Chez certains mammifères, odorat, inspiration et traitement de l’information vont de pair », explique le professeur Sobel. « Notre hypothèse est que ce n’est pas seulement le système olfactif, mais le cerveau tout entier qui se prépare à traiter de nouvelles informations au moment de l’inspiration. Nous identifions ceci à un cerveau renifleur ».

Pour éprouver leur hypothèse, les chercheurs ont conçu une expérience consistant à mesurer le flux d’air dans les narines des sujets tout en leur présentant des exercices à résoudre. Ces tests comprenaient des problèmes mathématiques, des problèmes de visualisation spatiale (dans lesquels les sujets devaient décider si une figure tridimensionnelle pouvait exister dans la réalité) et des tests de vocabulaire (dans lesquels ils devaient déterminer si des mots présentés à l’écran existent bien). Les sujets devaient cliquer sur un bouton – une première fois après leur réponse à une question et une seconde fois lorsqu’ils étaient prêts pour la question suivante. Les chercheurs ont noté que lorsque les sujets traitaient les problèmes, ils inspiraient juste avant d’appuyer sur le bouton correspondant à la question.

L’expérience avait été conçue de sorte que les chercheurs s’assurent que les sujets ne puissent pas savoir que leurs inspirations étaient suivies. Ils ont aussi exclu le scénario dans lequel le fait d’appuyer sur un bouton était lui-même une cause d’inspiration plutôt que la préparation à la résolution de l’exercice.

 

Ce n’est pas seulement le système olfactif, mais le cerveau tout entier qui se prépare à traiter de nouvelles informations au moment de l’inspiration

Les chercheurs ont ensuite modifié le format de l’expérience, d’une part en ne donnant aux sujets que les problèmes de vision dans l’espace à résoudre, et en demandant d’autre part à la moitié des personnes testées d’inspirer au moment de l’exercice, et à l’autre moitié d’expirer. La réussite des exercices a été significativement liée à l’inspiration. Au cours de l’expérience, les chercheurs ont mesuré l’activité électrique cérébrale des sujets à l’aide d’un l’EEG. Ils ont ainsi constaté des différences entre inspiration et expiration, notamment en ce qui concerne la connectivité entre différentes parties du cerveau. Ce phénomène apparaissant aussi bien pendant les périodes de repos que pendant la résolution des problèmes, avec des schémas de connectivité modifiés avec l’inspiration. En outre, plus l’écart entre les deux niveaux de connectivité était important, plus l’inspiration semblait aider le sujet à résoudre des problèmes.

« On pourrait penser que le cerveau associe l’inspiration à l’oxygénation et se prépare ainsi à mieux se concentrer sur les exercices, mais les délais ne correspondent pas », déclare le professeur Sobel. « Le mécanisme se produit en moins de 200 millisecondes, soit bien avant que l’oxygène ne passe des poumons au cerveau. Nos résultats montrent que ce n’est pas seulement le système olfactif qui est sensible à l’inspiration et à l’expiration, c’est tout le cerveau. Nous pensons pouvoir généraliser et dire que le cerveau fonctionne mieux en phase d’inspiration. Ces résultats pourraient aider à comprendre, entre autres, pourquoi le monde nous semble flou lorsque notre nez est bouché. Le professeur Sobel souligne que le mot même inspiration signifie à la fois respirer et mettre en action intellect ou émotions. Ceux qui pratiquent la méditation savent également que la respiration est la clé de contrôle des émotions et des pensées. Notre expérience constitue une base empirique importante pour ces intuitions, et montre que notre sens de l’odorat a, d’une manière ou d’une autre, très probablement fourni le prototype d’évolution pour le reste de notre cerveau.

Les scientifiques pensent que leur découverte pourrait notamment conduire à la recherche de méthodes permettant aux enfants et aux adultes présentant des troubles de l’attention ou de l’apprentissage d’améliorer leurs compétences par une respiration nasale contrôlée.

Les recherches du professeur Noam Sobel sont financées par l’Institut national Azrieli pour la recherche et l’imagerie du cerveau humain ; le Centre Norman et Helen Asher pour l’imagerie du cerveau humain ; le laboratoire Nadia Jaglom pour la recherche en neurobiologie de l’olfaction ; la Fondation Adelis ; le Fonds Rob et Cheryl McEwen pour la recherche sur le cerveau ; et le Conseil Européen de la Recherche. Le professeur Sobel est titulaire de la chaire professorale de neurobiologie Sara et Michael Sela.